基于nurbs参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法.docx

基于nurbs参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法基于nurbs参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法本发明公开了一种基于NURBS参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法，包括以下步骤：NURBS参数曲面重构，NURBS曲面参数反求，变形前后对应点确定，变形量的计算，重复直到计算出变形前后建筑物曲面模型中所有对应点的变形量；本发明可根据变形前后建筑物曲面的散乱点云模型，快速地获取变形前后建筑物曲面对应点，准确地计算出建筑物曲面的变形量，运算量小，求解精度高，计算效率高，不仅能够探测出建筑物曲面模型中微小的变形，同时还可以获取建筑物曲面模型在三维空间中的变形专利说明】基于NURBS参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法【技术领域】[0001]本发明涉及一种NURBS曲面建模分析方法，具体涉及一种建筑物变形监测方法背景技术】[0002]三维激光扫描技术通过发射红外激光直接测量仪器中心到测量目标的角度和距离信息，获取测量目标的三维数据，属于无合作目标测量技术，不需要任何测量专用标志，直接对物体进行测量，能够快速获取高密度的三维数据，得到一个表示实体的三维点云模型该系统以高精度、高密度、高速度和免棱镜地测量建筑物表面点，具有高时间分辨率、高空间分辨率和测量精度均匀等特点，已经开始应用在建筑物及其结构表面的柔性变形监测，例如:构件在外力作用下的弯曲变形、挠度变形、扭转变形等。

[0003]根据三维激光扫描技术扫描测量的点云数据，获取建筑物表面的柔性变形，首先要找到变形前后建筑物表面在点云数据中的对应点，然后对其求差来获取变形量目前常见的算法是将曲面用无数小平面构成的平面立体来代替，将曲面间点的对应关系转换成平面立体间的对应关系来处理，这种算法存在着运算量大，算法效率低的缺点，同时还存在求解精度与运算量的矛盾问题发明内容】[0004]发明目的:本发明的目的在于为了克服现有技术的不足，提供一种能探测出微小的变形、确定点云模型在三维空间上的变形的基于NURBS参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法[0005]技术方案:本发明所述的一种基于NURBS参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法，如图1所示，包括以下步骤:[0006](I)NURBS参数曲面重构:利用三维激光扫描技术获得变形前后建筑物表面点云数据，根据NURBS参数曲面构建技术，重构变形前后建筑物表面的曲面模型，如图2所示，该技术把二维空间中的一个参数平面区域D映射为三维空间中的一个曲面P，参数平面中u和V的方向与NURBS曲面表面矩形方格网相对应，即为NURBS表面矩形方格网在平面上的投影，并且参数平面中任意一参数Utl, Vtl)对应着NURBS表面上的点P (U(l，Vtl);其计算公式为:[0007]【权利要求】1.一种基于NURBS参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)NURBS参数曲面重构:利用三维激光扫描技术获得变形前后建筑物表面点云数据，根据NURBS参数曲面构建技术，重构变形前后建筑物表面的曲面模型:2.根据权利要求1所述的基于NURBS参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法，其特征在于:步骤(2) NURBS曲面参数反求的方法包括以下步骤: ①、NURBS曲面重采样:对变形前NURBS曲面P上所有点的曲面参数u和v进行均匀采样，根据采样后的曲面参数(Ui, Vj), i = 1，…，r; j = 1，…，w,其中r和w分别表示对曲面参数的采样数，计算出所有曲面参数对应的NURBS曲面点坐标P (Ui, Vj),重采样以后的点云模型为P1 ; ②、近似参数域计算:为了确定出曲面P上任意一点S对应的NURBS曲面参数(us，vs)，利用空间八叉树点云数据k邻域搜索算法，对重采样点云模型P1进行搜索，找到距离S点最近的四个点S' y 2、S' 3、S' 4,确定其对应的曲面参数(Ui, Vj), (Ui, vj+1), (ui+1, vj+1),(ui+1, Vj)作为S点的最近曲面参数区域； ③、参数域细分:根据所求点S的最近曲面参数域，采用平面四叉树分割的方法，对点S的最近曲面参数域进行分割，得到1、I1、II1、IV四个子区域，其交点处的参数为(wv')，由于点S的参数(us，Vs)处于第IV子区域内，对该区域再进行分割，得到IV-l、IV-2、IV-3、IV -4,交点处的参数为(K2，'^ )，如此进行t次重复分割,直到参数')对应的曲面坐标S(uit，' )与S点的坐标S (us, Vs)满足两点间距离,vs)~S(uSt,)|。